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Evaluation inertielle : état de la question et
perspectives
Inertial assessment: current knowledge and perspectives
JIDOVTSEFF B, CROISIER JL, DEMOULIN C, CRIELAARD JM.
Sci Sport 2008; 20:304-307
2
Résumé
Objectifs – établir un état des lieux de l’évaluation musculaire inertielle
Actualités – l’évaluation inertielle peut se réaliser avec un simple matériel de
musculation. L’approche dynamométrique, plus précise, connaît un intérêt
croissant dans le milieu sportif. En évaluant la performance musculaire au moyen
de charges sous-maximales, elle permet d’établir des profils charge-vitesse-
puissance, d’étudier la fatigabilité musculaire ou encore d’analyser la cinétique
des mouvements. Une rigueur méthodologique apparaît indispensable afin de
garantir la fiabilité et la reproductibilité des résultats.
Perspectives et projets – les perspectives d’utilisation s’avèrent nombreuses
dans le domaine sportif et pourraient s’étendre à certains contextes cliniques. La
revue de la littérature indique la nécessité d’une clarification des
recommandations et des protocoles d’évaluation.
Conclusions – l’évaluation dynamométrique inertielle constitue une méthode
prometteuse, qui pourrait révolutionner l’évaluation musculaire sur le terrain.
Mots clés : évaluation, muscle, inertiel, dynamomètre, force-vitesse-puissance
Abstract
Aims – to present the current status of the inertial muscular assessment
Current knowledge – this method stays feasible with very basic resistance
training materials. The dynamometric approach, more accurate, presents
growing interest in the sport context. Inertial assessment with sub-maximal loads
allows the description of force-power-velocity relationships, the investigation of
3
muscular fatigue or the kinematical analysis of movement. Rigorous protocols are
requested in order to warrant the results reliability.
Points of view and plans - clarification of the recommendations to the users
and of the protocol designing process seems indispensable. Perspectives of use
appear numerous in sport pursuit, and may be interesting in some clinical
contexts.
Conclusion – The inertial dynamometric assessment appears like an accessible
method which may revolutionize field muscular assessment.
Key words: assessment, muscle, inertial, dynamometer, force-velocity-power
Introduction
Les professionnels du sport se trouvent actuellement confrontés à de
nombreuses techniques d’évaluation musculaire présentant des caractéristiques
techniques et biomécaniques très spécifiques [3, 57, 70]. Les différences se
marquent essentiellement au niveau du type de mouvement (mouvement
analytique versus mouvement complexe), ainsi qu’au niveau du mode et de la
cinétique de contraction (isométrique, isocinétique, inertielle). On ne peut
4
affirmer qu’une technique soit meilleure qu’une autre. Son choix dépendra de
l’objectif recherché, du contexte d’évaluation, mais aussi de l’accessibilité du
matériel.
La plupart des activités quotidiennes et sportives se réalisent sous l’influence du
champ de gravité terrestre qui définit les lois de la dynamique. Les mouvements
impliquent l’accélération et la décélération de masses constantes, et engendrent
le développement de forces inertielles. Compte tenu du principe de spécificité,
l’évaluation inertielle devrait constituer un instrument de référence, en particulier
si l’on souhaite que le mouvement d’évaluation se rapproche des gestes
d’entraînement ou de la vie quotidienne.
Le concept de l’évaluation inertielle n’est pas clairement défini dans la littérature
et reprend une multitude d’exercices musculaires dynamiques réalisés contre le
poids du corps ou contre une résistance de masse constante. Dans tous les cas,
le travail musculaire s’oppose à la gravité. Dans la littérature, ces exercices sont
régulièrement qualifiés d’ « isotonique », d’ « iso-inertiel » ou de « balistique ».
Le terme isotonique, signifiant que la tension musculaire reste constante au
cours de l’effort, semble inadéquat dans la mesure où la force requise pour
soulever une charge se modifie tout au long du mouvement [3, 9]. Le terme iso-
inertiel, très utilisé actuellement [2-3, 28-29, 43], serait inapproprié dans la
mesure ou l’inertie ne reste pas constante au cours du mouvement. Le terme
inertiel apparaît plus adéquat car il fait référence à un effort qui modifie l’état de
repos ou de mouvement d’un corps. On pourrait ainsi définir l’évaluation inertielle
comme la quantification d’un exercice dynamique réalisé contre une charge de
masse constante. Les exercices balistiques, quant à eux, se rapportent aux
5
actions musculaires aboutissant à la projection d’un objet ou à l’autoprojection et
constituent en fait une sous-catégorie des efforts inertiels.
La modalité d’évaluation inertielle s’avère indiscutablement avantageuse dans de
nombreux contextes sportifs, mais aussi cliniques. Les mouvements sont
généralement fonctionnels : ils reprennent les exercices classiques de
musculation (le squat, la presse, les mouvements haltérophiles, le développé
couché, etc.), les sauts verticaux, mais aussi des mouvements de tous les jours
comme la mobilisation de boites lestées. Par ailleurs ces efforts, réalisés contre la
gravité, reproduisent les accélérations et décélérations segmentaires naturelles.
Une évaluation musculaire se rapprochant des gestes quotidiens et sportifs
sollicite une coordination intra- et inter-musculaire spécifique [17, 69]. Il s’agit là
d’un critère essentiel étant donné que la capacité d’une évaluation musculaire à
refléter le niveau de performance est d’autant plus importante que les conditions
d’effort se rapprochent de l’exercice fonctionnel [45].
Les procédés simples de l’évaluation inertielle
Avec un matériel simple, commun et peu coûteux, il est possible de réaliser une
évaluation inertielle donnant des informations sur la force, la vitesse, la détente
ou encore l’endurance locale.
Evaluation de la force
L’évaluation inertielle la plus simple et la plus courante consiste à apprécier la
charge la plus élevée qu’un individu est capable de soulever à une seule reprise :
il s’agit de la répétition maximale ou 1RM. Plusieurs méthodes ont été validées
pour déterminer le 1RM [32, 37]. Les procédures se déroulent généralement en
6
plusieurs étapes et aboutissent à la réalisation d’une seule répétition à proximité
du maximum (tableau 1). Etant donné que la majorité des programmes de
musculation se basent sur le 1RM, sa détermination reste actuellement une
démarche constructive dans le dosage de l’entraînement.
Tableau 1. Etapes à suivre pour déterminer le 1RM
Evaluation du 1RM
2x10 répétitions à 30-40% du 1-RM supposé
4 à 6 répétitions à 50-70% du 1-RM supposé
1 essais à ± 90% du 1-RM supposé
Augmenter la charge en fonction de l’aisance démontrées jusqu’à l’échec
La charge la plus élevée réussie est le 1-RM
N.B. Une récupération de 3 à 5 minutes entre chaque effort doit être observée.
La détermination du 1RM peut se réaliser sur toutes les machines et pour tous
les mouvements (simples, complexes, linéaires ou angulaires) permettant la
mobilisation de charges croissantes. Elle s’effectue sur le matériel utilisé à
l’entraînement, ce qui lui confère une grande spécificité. Cependant, la charge
maximale représente en réalité le niveau de force maximum qui peut être
développée dans la partie la plus défavorable du mouvement concentrique [9,
39]. Une autre limite réside dans l’information fournie : si la performance
représente le niveau de force maximale de l’individu, elle n’illustre en rien la
puissance, ni la vitesse.
Si l’échec survient
après une « grosse
augmentation », il faut
utiliser une charge
7
La réalisation d’efforts extrêmement intenses reste déconseillée chez les sujets
jeunes ou non initiés. Le risque lésionnel potentiel a justifié le développement de
formules et de tables permettant l’estimation du 1RM à partir du nombre
maximal de répétitions avec une charge inférieure (tableau 2) [1, 6, 16, 23, 34,
40-41, 50]. Le nombre de répétitions pour un pourcentage donné du 1RM
pourrait cependant varier d’un exercice à l’autre [3, 36]. C’est donc avec
prudence qu’il faudra interpréter et utiliser les résultats issus des ces méthodes
d’extrapolation du 1RM.
Tableau 2 – Formules prédictives du 1RM à partir d’un nombre « n » de
répétitions réalisé avec une charge « x ».
Auteurs Prédiction du 1RM
Lander [34] % 1RM = 101,3-(2,67123.n) Epley [16] 1RM = 0,033.n.x+x
O’Conner et al. [50] 1RM = 0,025.n.x+x
Mayhew et al. [40] 1RM = x.(0,533 + 0,419e –0,055.n)-1
Les autres qualités musculaires
L’évaluation inertielle ne se limite pas à la seule évaluation de la force
musculaire. D’autres approches non dynamométriques permettent d’apprécier le
dynamisme et l’endurance musculaire. Ainsi, les tests de détente verticale
peuvent être assimilés à des épreuves inertielles car ils évaluent la capacité du
sujet à mobiliser leur masse le plus haut possible. Les méthodes de Sargent, et
d’Abalakov restent facilement réalisables sur le terrain [8]. Des systèmes plus
sophistiqués (Ergojump® et Optojump®) analysent la hauteur du saut et la
qualité de l’impulsion en appréciant respectivement les temps de suspension et
8
d’impulsion [8, 35]. Ils autorisent également la réalisation du drop jump (DJ) et
de sauts enchaînés [8, 35]. L’utilisation de formules offre une estimation de la
puissance développée [10]. Ces épreuves, toujours limitées aux membres
inférieurs, n’apprécient cependant jamais ni la vitesse gestuelle, ni la force
maximale.
Pour apprécier les qualités de vitesse et de puissance musculaires dans un
exercice précis sans dynamomètre, il faut répéter le plus vite possible le cycle
entier du mouvement (montée et descente de la charge) avec une résistance très
légère pour apprécier la vitesse (charge<30% du 1RM) ou moyenne pour
apprécier la puissance (charge comprise entre 30 et 70% du 1RM). L’évaluation
consiste simplement à chronométrer le temps mis pour réaliser un nombre précis
de répétitions (entre 5 ou 10). Malheureusement, ce type d’évaluation
s’accompagne d’un risque d’imprécision important. Une utilisation longitudinale
exige de reproduire parfaitement la procédure d’un test à l’autre. L’amplitude du
mouvement, qui doit être rigoureusement contrôlée, et le chronométrage manuel
sont des sources d’erreur évidentes. La performance dépend de la vitesse
moyenne développée sur tout le test, mais n’offre aucune information valide sur
la vitesse réellement développée lors de chaque mouvement. Il en est de même
pour la puissance. Par ailleurs, à mouvement égal, les sujets de petit gabarit sont
inévitablement avantagés. Aussi, faudrait-il, pour réduire l’influence de la taille,
rapporter la performance à l’amplitude totale du mouvement.
L’évaluation inertielle contribue également à apprécier l’endurance musculaire. La
procédure classique consiste à compter le nombre maximum de répétitions
réalisées avec une charge donnée, idéalement exprimée en pourcentage du
9
maximum [52]. Une autre possibilité consiste à chronométrer le temps nécessaire
pour réaliser un nombre important de répétitions avec une charge sous-
maximale. Cette mesure simple ne permet jamais de quantifier le niveau de
fatigue, ni l’évolution des paramètres de l‘effort (force, vitesse, puissance) au
cours des répétitions.
Affin d’explorer la fonction musculaire du rachis chez des sujets lombalgiques,
certains auteurs ont élaboré des épreuves inertielles d’endurance musculaire, qui
consistent à répéter plusieurs fois le soulèvement d’une charge dans des
conditions très proches des gestes quotidiens [15, 38]. Le test PILE [38], par
exemple, consiste à soulever une boite d’une masse constante jusqu’à une
hauteur de 76 cm. Un incrément de masse est proposé toutes les 20 secondes
(+2,25 kg pour les femmes et +4,5 kg pour les hommes). Le rythme de l’effort
correspond approximativement à un soulevé toutes les 5 secondes. Le niveau de
performance s’apprécie par la charge maximale soulevée.
L’évaluation musculaire inertielle peut donc tout à fait s’effectuer avec un
matériel simple, accessible à tous. Les informations obtenues peuvent cependant
manquer de validité et de précision. L’approche dynamométrique, certes moins
accessible, offre en revanche une mesure précise de la performance musculaire
lors d’exercices inertiels. Les perspectives d’utilisation de ces dynamomètres
s’avèrent nombreuses à la fois dans le domaine de l’entraînement et en milieu
clinique.
10
Evaluation inertielle dynamométrique
L’évaluation inertielle dynamométrique utilise généralement des capteurs
physiques pour mesurer les forces développées pendant un effort, mais aussi
pour apprécier la vitesse produite et la puissance résultante [7, 20, 29, 43, 61].
Les dynamomètres inertiels ne mesurent pas directement les forces produites par
le sujet, mais plutôt les conséquences de celles-ci sur la mobilisation d’une
charge. Ils utilisent généralement un capteur de déplacement et/ou un
accéléromètre [20, 29, 61]. Le capteur de déplacement présente un câble que
l’on attache à la charge, et qui s’enroule et se déroule au gré du mouvement.
L’accéléromètre, de type piezorésistif ou capacitif, se positionne à l’horizontale ou
à la verticale selon les modèles. Afin d’obtenir des mesures fiables, les capteurs
physiques doivent être consciencieusement placés sur la barre ou sur le banc de
musculation en respectant les consignes des constructeurs [30]. Pour garantir la
validité des mesures, la charge devra être mobilisée linéairement. Une utilisation
dans le cadre de mouvements complexes non guidés (développé couché, squat,
arraché, …) n’est envisageable que si le sujet testé maîtrise parfaitement la
technique. La transportabilité de ces dynamomètres est incontestablement un
avantage car elle autorise une évaluation musculaire rigoureuse sur le lieu de
l’entraînement.
D’autres techniques, comme la caméra haute vitesse, l’analyse cinématique et les
plates-formes de force, s’apparentent à une évaluation inertielle indirecte. Ces
techniques onéreuses et d’utilisation complexe restent plus confinées à une
utilisation de laboratoire. Elles sont surtout utilisées dans le cadre de l’analyse
11
biomécanique des mouvements et demeurent moins adaptées à l’exploration des
qualités musculaires.
L’information dynamométrique
Les capteurs utilisés par les dynamomètres inertiels mesurent directement soit le
déplacement (capteur de déplacement), soit l’accélération (accéléromètre). La
masse soulevée étant connue, toutes les autres grandeurs physiques
s’obtiennent par traitement mathématique (figure 1). Un logiciel informatique
d’analyse des signaux permet d’obtenir d’une part des paramètres chiffrés et
d’autres part des courbes de mouvement.
Figure 1. Traitement mathématique nécessaire pour obtenir les mesures de la force, de la vitesse et de la puissance à partir d’un capteur de déplacement ou d’un accéléromètre.
Les mesures les plus fréquentes concernent les valeurs moyennes et maximales
de la vitesse, de la puissance ou encore de la force [7, 18, 22, 29, 49, 55]. Le
temps nécessaire pour atteindre la vitesse ou la puissance maximale est
également utilisé comme paramètre de l’explosivité [22, 29]. L’évaluation
inertielle permet également une analyse de courbe qui contribue à l’analyse
qualitative des mouvements.
12
Possibilités de l’évaluation inertielle dynamométrique
L’approche dynamométrique inertielle présente les qualités requises pour
apprécier la puissance, la force, l’accélération, le déplacement ou encore le
travail. Elle apparaît surtout comme la seule technique capable d’évaluer la
vitesse, une qualité musculaire très importante, souvent négligée. Que ce soit sur
le terrain ou en laboratoire, l’évaluation inertielle propose principalement trois
champs d’investigation : les profils F-V-P, les épreuves de fatigue musculaire et
l’analyse biomécanique des mouvements.
Détermination des profils F-V-P
L’établissement des relations F-V-P, requiert l’évaluation de la vitesse et de la
puissance à différents niveaux de charge (figure 2). L’étude de la littérature
révèle actuellement l’absence de consensus sur les protocoles. Les charges
utilisées lors de l’évaluation inertielle peuvent être exprimées par rapport au
poids du corps, par rapport au 1RM ou encore de manière absolue.
Certains auteurs réalisent leur évaluation avec des charges exprimées en
pourcentage du poids corporel (%PC) [7, 44]. Si l’on accepte le principe selon
lequel le niveau de force est proportionnel à la morphologie du sujet, cette
méthodologie peut s’avérer intéressante. Elle reste malheureusement
problématique pour des sujets hors normes. Par exemple, un sujet de 100 kg qui
soulève 70 kg en développé couché devrait soulever des charges de 25, 50 et 75
kg s’il était évalué à 25, 50 et 75% de son poids corporel. Un sujet pesant 80 kg
et capable de mobiliser 120 kg serait, quant à lui et en suivant le même
protocole, évalué à 20, 40 et 60 kg.
13
Squat
0
250
500
750
1000
0 20 40 60 80 100
Charge (% 1RM)
Pmoy (w)
0
0,3
0,6
0,9
1,2
Vmoy (m.s-1)
Développé couché
0
100
200
300
400
0 20 40 60 80 100
Charge (% 1RM)
Pmoy (w)
0
0,4
0,8
1,2
1,6Vmoy (m.s-1)
Figure 2 – Evolution de la vitesse (Vmoy) et de la puissance (Pmoy) en fonction de la charge relative (en % du 1RM) lors de l’évaluation inertielle squat et du développé couché (d’après Jidovtseff et al. [29]).
Plus généralement, on évalue tous les sujets avec des charges absolues
préalablement déterminées [4, 19, 55-56, 58, 63, 65]. L’augmentation de la
charge se fait par paliers constants en fonction de l’exercice. Cette procédure
reste facile à mettre sur pied lorsque plusieurs personnes sont évaluées en même
temps. Deux approches sont possibles : la plus pratique consiste à utiliser les
mêmes charges pour tous les sujets. Soit on utilise uniquement des charges
mobilisables par tous et les plus forts restent alors explorés sur un profil
incomplet, soit les sujets déplacent des charges tant qu’ils en sont capables et les
plus forts réalisent un nombre plus important d’essais. L’autre solution consiste à
proposer un accroissement de charge individualisé. Cette méthode permet de
réaliser un nombre limité d’effort et donc un gain de temps, mais elle nécessite la
connaissance préalable du niveau de force approximatif du sujet. L’établissement
d’un protocole universel reste difficilement imaginable étant donné la diversité
des performances musculaires pour un même mouvement. Cette méthode
présente l’avantage d’établir un profil en une seule séance mais le risque d’un
effet d’apprentissage est plus important. Pour limiter cet effet, il semble
indispensable de réaliser, avant l’évaluation proprement dite, plusieurs
répétitions de l’exercice en guise de familiarisation. Durant le test,
l’expérimentateur sera attentif à l’évolution des résultats : des essais
14
supplémentaires seront appliqués lorsque que la performance augmente entre les
essais.
L’utilisation de charges relatives, exprimées en pourcentage de la charge
maximale (% 1RM) [13, 26, 29, 45, 60-61, 67], présente d’autres avantages :
tout d’abord, tous les sujets exécutent un effort proportionnel à leur niveau de
force ; ensuite, cette modalité autorise les comparaisons inter-individuelles ;
finalement, l’étude de la relation force-vitesse se réalise pour chaque sujet en
utilisant le même nombre de charge. Cette procédure alourdit par contre le
protocole ; en effet, le 1RM ne peut se déterminer le jour même de la séance
d’évaluation inertielle, sous peine d’engendrer une fatigue préjudiciable. En
conséquence, l’établissement d’un profil se réalisera en deux séances : la
première pour déterminer le 1RM et une seconde pour l’évaluation inertielle. Si
cette séance supplémentaire s’avère contraignante, elle permet cependant une
bonne accoutumance avec le mouvement et avec les conditions expérimentales.
La séance d’accoutumance reste fortement conseillée lorsque le sujet n’est pas
initié au mouvement test [13, 26, 29, 32, 43, 54]. Il a été démontré dans
d’autres contextes d’évaluation (isométrie et isocinétisme) que la performance
peut s’améliorer de la première à la seconde séance par le seul apprentissage
technique [27, 62, 71]. La séance de familiarisation réduirait effectivement cet
effet d’apprentissage et serait d’autant plus nécessaire que le mouvement est
complexe [9, 33]. Elle devrait comprendre des conseils techniques et des séries
de répétitions du mouvement test. Par ailleurs, elle est généralement mise à
profit pour définir la position d’évaluation ainsi que les charges auxquelles les
sujets seront testés.
15
Le registre des charges relatives utilisées pour l’évaluation devrait idéalement
explorer les trois zones critiques de la relation F-V-P. Les qualités de vitesse
s’explorent au moyen de charges légères (entre 10 et 30 % du 1RM) alors que
pour étudier la force, il convient d’utiliser des charges élevées (entre 80 et 100 %
du 1RM) [30, 45]. Entre ces deux zones, on explore la puissance musculaire [12].
Lors de la mise en place d’un protocole, il importe de considérer le nombre de
charges différentes et d’essais accordés. Afin d’écourter l’évaluation, il pourrait
être proposé de ne réaliser qu’un seul essai à chaque charge. Cette approche
reste critiquable, particulièrement dans le cadre de mouvements complexes. En
effet, la réalisation d’un essai unique ne permet pas toujours l’obtention d’un
résultat fiable. Une simple erreur technique influence la performance, et il
apparaît plus judicieux d’accorder plusieurs essais à chaque charge en conservant
le meilleur résultat. Afin de limiter le temps de l’évaluation et d’éviter toute
accumulation de fatigue, nous conseillons néanmoins de ne pas dépasser 7
charges différentes et d’accorder au moins deux essais à chaque niveau de
charge. Pour un même mouvement, le nombre total d’efforts devrait se limiter à
une quinzaine. Lors d’un suivi longitudinal, le protocole pourra être adapté en
fonction des résultats de la première séance test. Le nombre d’essais
nécessaires diffère selon la charge. Aux charges légères trois ou quatre essais
sont conseillés. Si la performance augmente significativement à chaque essai,
l’évaluation doit être continuée à la même charge jusqu’à l’obtention d’une
stabilisation de la performance. Dans ce cas précis, l’augmentation du nombre
d’essais doit s’accompagner d’une augmentation de la récupération. Aux charges
moyennes, deux à trois essais devraient suffire, pour deux essais seulement aux
16
charges les plus élevées (≥ 80% du 1RM). Certains auteurs retiennent la
moyenne de tous les essais réalisés à une même charge [43]. Il nous semble
plus adéquat de retenir le meilleur des différents essais réalisés à une charge
donnée. Le mode de sélection n’est malheureusement pas souvent décrit dans la
littérature, mais il semble que la vitesse maximale constitue un critère fiable
compte tenu de sa reproductibilité et de sa sensibilité [30].
La récupération varie également : aux charges légères (< 50 % du 1RM), un
repos d’une minute s’avère suffisant, correspondant d’ailleurs à celui de
l’évaluation isocinétique [51, 71], et à d’autres évaluations inertielles [14, 22,
60]. Lors de tels efforts explosifs, la resynthèse du pool des phosphagènes se
déroule en quelques dizaines de secondes [53]. Aux charges plus élevées,
l’intensité et la durée de l’effort entraînent une fatigue plus prononcée justifiant
une récupération de deux à trois minutes [29, 32, 45, 55, 67]. Une récupération
écourtée pourrait altérer la performance et en conséquence la validité des
mesures [22].
Les profils charge-vitesse et charge-puissance établis par ces protocoles s’avèrent
d’une grande utilité dans le cadre du suivi de l’entraînement, mais aussi dans
l’étude des caractéristiques musculaires. Une utilisation transversale permet de
comparer des groupes ou des individus [7, 26, 30]. Une utilisation longitudinale
met en évidence les effets spécifiques d’un entraînement [4, 19, 30, 47]. La
détermination du 1RM n’est pas obligatoire, ce qui apparaît clairement
avantageux dans de nombreux contextes, notamment cliniques. Les profils
théoriques peuvent être mis à profit pour déterminer les charges d’entraînement
17
à partir de critères précis de force, de vitesse et de puissance mais aussi pour
estimer le 1RM.
Il faut noter que les paramètres maximaux n’évoluent pas de la même façon que
les paramètres moyens. Pour le développé couché, on observe par exemple que
la vitesse moyenne respecte une régression linéaire alors que la vitesse maximale
diminue selon un équation polynomiale du second degré [28-29, 48]. Le profil
hyperbolique de la puissance révèle également une évolution différente entre les
valeurs moyennes et maximales. En fait, les paramètres maximaux ne
considèrent que la partie la plus intense du mouvement, alors que les valeurs
moyennes représentent le mouvement dans sa globalité. Récemment, il a été
démontré que le choix du paramètre peut influencer l’interprétation des résultats,
notamment lors du suivi de l’entraînement [30]. Pour être complète, l’analyse
dynamométrique inertielle devrait envisager ces deux catégories de paramètres.
Par ailleurs, il faut souligner que l’exploration des profils force-vitesse-puissance
dépend étroitement des possibilités des machines utilisées. En effet, les machines
prévues pour subir des charges élevées sont de conception robuste et ne
permettent généralement pas l’utilisation de charges très légères. Inversement,
un matériel léger n’apparaît pas toujours adéquat pour accueillir des charges
élevées. Dans un cas comme dans l’autre, le matériel pourrait limiter l’exploration
de la fonction musculaire.
Exploration de la résistance à la fatigue et de l’endurance musculaire.
Dans certaines activités spécifiques, la performance dépend non seulement de la
force et de la vitesse, mais aussi de la capacité à maintenir une intensité élevée
pendant une période prolongée. Lorsque l’intensité de l’effort est sub-maximale,
18
la sollicitation musculaire devient essentiellement anaérobie : on parlera de
résistance à la fatigue. Dans le cas d’une intensité moyenne à faible, le
métabolisme aérobie prédomine et l’on parle d’endurance musculaire.
Pour mesurer la fatigabilité dynamique des jambes, Bosco a proposé, il y a
quelques années, des épreuves de sauts répétés de 30 à 60 secondes [8]. Lors
de ces tests, la fatigue s’apprécie à travers la diminution de la détente verticale.
Il s’agit là d’une des seules épreuves inertielles d’endurance musculaire
rencontrée dans la littérature. Le matériel utilisé (tapis de Bosco) ne permet
cependant pas une évaluation précise des qualités de vitesse et de puissance au
cours de l’épreuve. La dynamométrie inertielle, en palliant cette lacune, offre de
nouvelles perspectives d’exploration musculaire. Différents protocoles, inspirés de
ce qui a été réalisé en isométrie et en isocinétisme, pourraient trouver des
applications dans un contexte sportif et peut être même clinique.
L’endurance musculaire pourrait par exemple s’apprécier en maintenant une
intensité d’effort constante (puissance cible) le plus longtemps possible avec une
charge sous-maximale. Une autre possibilité d’épreuve consisterait à apprécier
l’évolution des paramètres inertiels au cours d’un nombre standardisé de
mouvements. Pour étudier le phénomène de fatigue, on pourrait également
s’inspirer du test isométrique proposé par Vollestad [66], en réalisant de manière
cyclique plusieurs répétitions sous-maximales, suivies d’une répétition à
puissance maximale (Figure 3). L’endurance musculaire serait alors appréciée par
la durée de l’effort et la diminution de la puissance lors des répétitions
maximales.
19
Temps (s)
Puis
sanc
e (%
de
la v
aleu
r max
imal
e)
100
50
75
25
0
Épuisement
Puissance cible
0 20 40 60 80 100
Temps (s)
Puis
sanc
e (%
de
la v
aleu
r max
imal
e)
100
50
75
25
0
Épuisement
Puissance cible
0 20 40 60 80 100
Figure 3 – Représentation schématique d’une épreuve d’endurance musculaire alternant des efforts maximaux avec des séries de répétitions sous-maximales (inspiré de Vollestad [66])
La durée et l’intensité (niveau de charge et rythme des mouvements) des efforts
doivent évidemment être fixées en fonction des caractéristiques de la population
étudiée. Lorsque l’on s’intéresse à l’endurance musculaire, la charge ne devrait
pas dépasser 30 à 40% du maximum et l’effort devrait durer au moins une
minute afin de garantir une participation importante du métabolisme aérobie. Par
contre, les épreuves de résistance à la fatigue apparaissent plus courtes mais
plus intenses afin de solliciter les filières anaérobies. Dans ce cas, et à l’instar
d’un test de Wingate [24], nous proposons d’initier l’épreuve à une intensité
maximale qui sera maintenue soit pendant un nombre fixe de répétitions, soit
pendant un laps de temps défini. Cette façon de procéder, également courante
en isocinétisme, apparaît plus facilement standardisable puisque le sujet ne doit
pas contrôler son effort : son engagement est maximum dès le départ. Au cours
de ces épreuves de fatigabilité initiées à intensité maximale, deux informations
méritent une attention particulière : la diminution de la performance au cours de
l’épreuve (exprimée par un index de fatigue) et l’intensité moyenne développée
20
au cours de l’épreuve. Un test comportant trente répétitions maximales avec une
charge relative de 40% du 1RM a été mise au point avec succès dans le cadre du
développé couché [30] (figure 4). Ce niveau de charge favorise, en début
d’épreuve, le développement d’une puissance proche du maximum. Une charge
élevée ou plus légère pourrait s’envisager si l’on souhaite explorer l’endurance-
force ou l’endurance-vitesse respectivement.
P (watt)
100
200
300
400
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Répétitions
Puissance moyenne = 257w
Index de fatigue = 69%
Figure 4 – Evolution de la puissance lors d’un épreuve de résistance à la fatigues (30 répétitions maximales çà 40% du 1RM) réalisée en développé couché [28].
Si la littérature actuelle consacrée à ce type d’évaluation apparaît
particulièrement pauvre, les recherches futures s’attelleront à définir plus
clairement les lignes de conduites à respecter, afin d’obtenir des épreuves de
qualité.
Analyse biomécanique des mouvements
Les dynamomètres inertiels sont des outils pertinents pour l’analyse
biomécanique de certains mouvements. Grâce à une mesure continue des
paramètres cinétiques, ils donnent des informations concrètes sur certains
paramètres de l’effort comme les actions musculaires propulsives et frénatrices,
21
les phases d’accélération et de décélération, les impulsions mises en jeu, etc
[30]. L’analyse des courbes de force, de vitesse et de puissance et de
déplacement se justifie dans l’exploration biomécanique d’un mouvement
particulier, mais aussi dans le suivi longitudinal d’un entraînement spécifique, ou
d’une rééducation musculaire.
Vitesse
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 100 200 300 400 500 600Temps (ms)
V (m.s-1)
DCCpr DCMpr DCC
Figure 5 – Evolution de la vitesse au cour d’un développé couché réalisé par un même sujet selon trois modalités déférentes : concentrique (DCC), concentrique avec projection (DCCpr) et complet avec projection (DCMpr)
A titre d’exemple, l’évaluation dynamométrique inertielle à été utilisée afin
d’explorer certaines phases décisives des mouvements de musculation comme le
contre-mouvement ou encore les projections de charge [14, 28, 49] (figure 5).
L’analyse de courbe apparaît également intéressante pour mettre en évidence les
effets très spécifiques de l’entraînement [30]. Ce type d’analyse permet de
nuancer certaines interprétations liées aux paramètres chiffrés.
Les catégories de mouvements
Théoriquement, l’évaluation inertielle concerne tout mouvement impliquant le
déplacement vertical d’une charge constante. En réalité, l’évaluation inertielle
s’adresse avant tout aux mouvement complexes polyarticulaires sollicitant un
déplacement linéaire d’une charge (développé couché, squat, presse,
22
mouvements haltérophiles, etc.). Ces mouvements globaux se rapprochent des
séquences musculaires retrouvées dans les actions sportives et dans les gestes
de tous les jours, ce qui leur confère une grande fonctionnalité. Ils ne permettent
cependant pas de localiser un déficit de force à l’intérieur d’un mouvement.
L’évaluation musculaire analytique inertielle reste a ce jour quasiment inexplorée.
Afin de garantir un déplacement linéaire de la charge, les mouvements devront
se réaliser sur des bancs de musculation et non avec des poids et haltères. Bien
souvent, les machines ne sont pas adaptées à une utilisation dynamique pourtant
nécessaire lors de l’évaluation inertielle. La fin de mouvement, limitée par une
butée mécanique ou par la masse musculaire pourrait poser problème à vitesse
élevée. Par ailleurs, certains concepts de l’exploration musculaire analytique,
retrouvé notamment en isocinétisme (ratio agonistes/antagonistes, ratio mixtes,
…) [11] restent actuellement inaccessibles. Il apparaît évident que la recherche
scientifique doit encore démontrer la pertinence de l’évaluation inertielle dans un
contexte analytique.
Les modalités d’exécution
L’évaluation inertielle peut se réaliser selon différentes modalités. Une
clarification des avantages et inconvénients, des risques et des recommandations
apparaît nécessaire. En effet, les évaluateurs se posent généralement plusieurs
questions : le mouvement doit-il être réalisé avec ou sans contre-mouvement ?
Doit-on inclure une projection de la charge ? L’évaluation excentrique est-elle
envisageable ?
L’exécution d’un mouvement complet, qui comprend une phase initiale
excentrique suivie immédiatement de la phase concentrique, représente le
modèle le plus courant. Les groupes musculaires impliqués subissent donc un
23
allongement avant de se raccourcir. Cette modalité d’effort, sollicitant le cycle
étirement-détente, apparaît fonctionnelle car la grande majorité des gestes
quotidiens (marche, course, etc.) et sportifs (lancers, sauts, etc.) reproduisent ce
mécanisme. Le mouvement complet présente néanmoins des inconvénients :
- la performance évaluée ne dépend pas exclusivement du processus
contractile, mais englobe la composante élastique musculaire et la
capacité individuelle à utiliser ce potentiel ;
- la qualité du contre-mouvement influence fortement la performance et
une maîtrise technique apparaît nécessaire pour l’obtention de résultats
valides ;
- l’amplitude et la vitesse de la phase excentrique demeurent difficiles à
standardiser. Une faible modification à ce niveau pourrait avoir des
répercussions élevées sur la performance mesurée [59].
Lorsque l’exploration inertielle doit analyser spécifiquement la performance
contractile concentrique, il faut exclure le contre-mouvement. Les conditions
d’exécution purement concentriques semblent mieux standardisées. En
développé couché par exemple, la barre repose initialement sur des taquets de
sécurité, quelques centimètres au-dessus de la poitrine [14, 25, 29, 61]. En
squat, le mouvement débute avec une flexion standardisée des genoux et des
hanches (généralement 90°). Le mouvement concentrique consiste à réaliser une
extension complète segmentaire [29, 55].
La comparaison du mouvement complet avec le simple mouvement concentrique
permettrait d’obtenir des informations intéressantes sur la capacité à utiliser avec
efficacité le cycle étirement – détente. Ainsi, de nombreux auteurs ont comparé
24
la différence entre le squat jump et le contre-mouvement jump, afin de définir
les qualités élastiques individuelles [8]. Certains travaux se sont plus récemment
intéressés au développé couché [14, 28, 49, 67].
Lors de nombreux gestes quotidiens ou sportifs, l’effort musculaire aboutit à une
projection ou à une auto-projection. Lorsque l’évaluation inertielle vise à explorer
la composante musculaire dynamique, il peut s’avérer judicieux de réaliser le
mouvement avec une projection de la charge. C’est ce qui se passe lorsque l’on
réalise un squat jump ou lorsque l’on lance la barre vers le haut lors d’un
développé couché. L’intensité du mouvement est alors maximale jusqu’au bout
du mouvement, comme lors d’un saut ou d’un lancer [13, 28, 48]. L’effet
bénéfique se réduirait avec la charge et, à partir de 60% du 1RM, il devient
inutile de projeter la barre [13]. Il est évident que si l’évaluation avec projection
semble avantageuse dans de nombreux contextes, elle ne peut s’envisager que
dans des conditions de sécurité optimales. En effet, sans matériel sophistiqué,
toute projection de charge s’accompagne d’une réception excentrique très
intense, potentiellement dangereuse. Pour les mouvements libres, il est conseillé
d’utiliser un guide barre et des taquets de sécurité. Certaines machines
sophistiquées retiennent la charge en position haute afin d’éviter une réception
potentiellement dangereuse [14, 43, 49, 54, 67]. Cette technologie demeure
cependant onéreuse et, dans la plupart des cas, il reste conseillé de ne réaliser la
projection qu’au moyen de charges très faibles et chez des sujets avertis. Par
ailleurs, les mouvements avec projection restent difficilement réalisables sur les
bancs de musculation classiques qui ne sont généralement pas conçus pour subir
un travail hyper dynamique.
25
L’évaluation inertielle excentrique existe mais de réalisation difficile et nécessitant
une technologie de pointe [43-44]. L’effort, d’intensité maximale, consiste à
résister à une charge supra-maximale sur une amplitude de mouvement définie.
Murphy et al. [43] proposent, pour le développé couché, un effort excentrique
réalisé contre une charge de 130 ou 150 % du 1RM concentrique entre 120 et
90° de flexion des coudes. Pour le squat, les mêmes auteurs suggèrent d’utiliser
une charge correspondant à 200% du poids corporel [44]. Le concept, bien
qu’intéressant, comporte un risque de blessure significatif, les conditions de
sécurité n’étant pas aussi bien développées que pour le dynamomètre
isocinétique.
Importance de l’instruction
L’instruction donnée au sujet avant l’effort pourrait influencer le résultat [5]. Elle
doit donc être rigoureusement définie. Certains auteurs donnent comme
consigne de développer la vitesse la plus élevée dès le début du mouvement [54,
61]. Cette consigne semble adéquate pour les disciplines sportives qui requièrent
un développement très élevé de force et de puissance dès le début du
mouvement, comme en boxe, ou comme dans un départ en starting-block par
exemple. Cette procédure pourrait s’avérer dangereuse lorsque la charge
augmente [31, 62]. Un développement trop impulsif de force, avec une charge
presque maximale pourrait favoriser la survenue de blessures musculaires. Lors
d’exercices sollicitants comme le squat, dans le cadre de populations
inexpérimentées, il est plutôt conseillé - aux charges les plus élevées - de
développer l’accélération jusqu'à la fin du mouvement. Dans tous les cas, le sujet
devra, au moment de l’effort, être directement en contact avec la résistance.
Nous conseillons même de réaliser une pré-contraction musculaire initiale.
26
Lorsque le mouvement s’accompagne d’une projection ou d’un saut, la consigne
pourra être simplement d’atteindre la hauteur la plus élevée possible.
Reproductibilité et sensibilité de l’évaluation inertielle
La reproductibilité de l’évaluation inertielle, relativement bonne dans son
ensemble, dépend de nombreux facteurs comme le mouvement, la modalité
d’effort, le paramètre, la charge et l’expérience du sujet [21, 30 , 43, 64]. Le
tableau 3 offre un aperçu des coefficients de variation et de corrélation relevés
dans la littérature. Les études restent difficilement comparables car ces
coefficients sont souvent obtenus par des calculs différents.
La reproductibilité se réduirait avec l’augmentation de la complexité du
mouvement [21]. Un mouvement analytique, mono-articulaire est plus simple à
apprendre et à reproduire qu’un mouvement complexe poly-articulaire. Ceci est
particulièrement vrai pour les exercices comme le squat et le développé couché
qui sollicitent au moins trois articulations. Une erreur d’exécution peut se
répercuter directement sur la performance et altérer la reproductibilité de
l’évaluation. Pour cette raison, il est indispensable d’une part que le sujet soit
bien familiarisé avec le mouvement, et d’autre part, d’accorder plusieurs
tentatives à chaque niveau de charge afin de conserver la meilleure.
Tableau 3 – Reproductibilité de l’évaluation inertielle
Références Mouvements Charge(s) Paramètres Coefficient de
variation (CV%)
Coefficient de
corrélation (r)
Abernethy et al
[3]
Tous maximale 1RM [0,92-0,98]
Bosco et al. [7] SQ 100% PC Dmax, Pmoy,
Vmoy, Fmoy,
3,2% [1,4-5,2%] [0,85-0,97]
27
Funato et al.
[18]
Rétrop bras,
Flex/Ext
Hanche, Ext
genou, Flexion
coude, SQ,
Tirage, rowing,
42,5N
90,6N
261,5N
Pmax,
F à Pmax
V à Pmax
4,3% [0,2- 10,5%] [0,69-0,97]
Hortobagyi et
Katch [22]
SQ, DC 20kg (DC)
70kg (SQ)
Vmax, Pmax,
Pmoy, Tpmax,
Temps
? [0,77-0,97]
Richards et al.
[56]
Flex/Ext Genou
RI/RE épaule
20-60N
10-20N
Dmax
Vmax
MFM
? [0,73-0,94]
Wilson et al.
[67]
DC 30-60 %1RM Vmax
W sur 370ms
4,3% [1,8-7,6%] ?
Rahmani et al.
[55]
SQ 60-80-100-120-140-160-
180kg
Fmax, Vmax,
Pmax
4% [1,7-6,7%] [0,70-0,91]
Murphy et al.
[45]
DC 30-60-90-100-130% 1RM Fmax ? [0,90-0,95]
Jidovtseff et al.
[29]
DC, SQ 35-50-70-90% 1RM (DC)
45-60-75-90% 1RM (SQ)
Vmax, Vmoy,
Pmax, Pmoy,
Tpmax
7% [2,5-16,3%] ?
Viitasalo et al.
[63]
SQ jump 0-20-40-60-80kg Fmax 6,5% [4,3-9,5%] ?
Newton [49] SQ jump 30-60-90% 1RM Dmax, Pmax,
Vmax, Fmax,
Fmoy,
Pmoy
? [0,69-0,99]
McCurdy [42] SQ 1jambe maximale 1RM, 3RM [0,87-0,99]
La standardisation des mouvements réduit les facteurs de variabilité. Dans
certains cas, le seul mouvement concentrique apparaît plus reproductible que le
mouvement complet ; en effet, le contre mouvement reste difficile à contrôler
pour un sujet non initié. La vitesse de la phase excentrique et son amplitude
constituent deux éléments non contrôlables qui perturbent la performance
musculaire et qui peuvent être source d’une plus grande variabilité. Une
exécution incorrecte de cette phase doit conduire à l’annulation de l’essai et
28
parfois, une accumulation des répétitions peut engendrer une fatigue musculaire
non négligeable [30].
La reproductibilité de l’évaluation inertielle s’altérerait lorsque la charge devient
élevée et le mouvement lent [29, 43, 64]. En effet, aux charges les plus élevée,
la difficulté à mobiliser une charge très lourde dans les premiers centimètres
explique parfois un temps d’effort très variable et une plus faible reproductibilité
des paramètres inertiels, surtout moyens. Aux charges très légères, la
reproductibilité dépend des conditions de test [22, 30]. Chez certains sujets
débutants, l’action musculaire frénatrice de fin de mouvement apparaît
inconstante, altérant la reproductibilité.
La reproductibilité varie selon le paramètre étudié. L’accumulation des étapes
mathématiques nécessaires pour obtenir un paramètre affecte inévitablement sa
variabilité. La vitesse qui ne fait l’objet que d’une seule opération mathématique
apparaît ainsi plus reproductible que la puissance qui fait l’objet de deux
opérations mathématiques. Plusieurs études confirment la plus grande variabilité
de la puissance, non seulement en évaluation inertielle, mais aussi isocinétique
[7, 27, 55, 57]. Les paramètres liés au temps (Tpmax et Tvmax) présentent
généralement une reproductibilité plus inconstante, surtout à charge élevée.
Les quelques études ayant exploré la sensibilité de l’évaluation dynamométrique
inertielle présentent des résultats encourageants [2, 7, 30, 43-45, 49]. Cette
technique moderne permettrait une évaluation sensible de la fonction musculaire
fournissant des informations judicieuses sur les qualités de force-vitesse-
puissance et d’endurance locale. Des travaux récents montrent qu’elle serait
29
discriminante entre les individus et selon la discipline sportive [7, 26, 30]. La
diversité des profils charge-vitesse confirme que les sujets les plus forts ne sont
pas nécessairement les plus véloces et les sujets les plus véloces ne sont pas
toujours les plus forts [30]. L’évaluation inertielle semble rassembler les qualités
nécessaires pour devenir une technique de référence lorsque l’on souhaite
objectiver les effets spécifiques d’un entraînement musculaire. Les mouvements
tests correspondant à ceux de l’entraînement, la spécificité et la sensibilité de
l’évaluation sembleraient optimaux. Cette spécificité peut cependant parfois
apparaître comme un désavantage. En effet, les gains observés pour certains
mouvements complexes répondent en partie d’un apprentissage technique, qui
ne pourra jamais être dissocié des vrais gains musculaires. Les utilisateurs
doivent rester conscients du fait que ces tests permettent d’objectiver des
améliorations dans les gestes de musculation et non pas dans les gestes
fonctionnels [44]. Il est évident que le transfert des gains sera d’autant plus
important que les gestes se ressemblent. Un défi de la recherche actuelle est
d’établir les liens et les transferts qui existent entre les améliorations de la
fonction musculaire et les améliorations fonctionnelles dans le geste sportif ou
dans les actions de la vie de tous les jours.
Conclusions et perspectives
L’évaluation inertielle possède l’avantage incontestable de respecter un modèle
de contraction musculaire naturel, impliquant l’accélération et la décélération
d’une masse constante. Cette cinétique gestuelle, sous l’influence de la gravité,
reproduit ce qui se passe dans la majorité des gestes sportifs et dans de
nombreux mouvements quotidiens.
30
L’évaluation inertielle reste possible avec peu de matériel, mais l’approche
dynamométrique apparaît beaucoup plus intéressante en autorisant l’appréciation
des qualités de vitesse et de puissance à des charges sous-maximales.
Contrairement à d’autres techniques, l’évaluation dynamométrique inertielle est
transportable et peut s’envisager sur le lieu même de l’entraînement. Elle devrait
permettre une exploration exhaustive des relations charge-vitesse et charge-
puissance puisque, théoriquement, ni la charge, ni la vitesse ne sont limitées.
Cette possibilité d’exprimer une vitesse réellement maximale pour une charge
donnée constitue, sans aucun doute, un avantage majeur de la méthode
inertielle. En pratique, l’évaluation inertielle peut être limitée par le matériel et
par les conditions de sécurité. La perspective de réaliser une évaluation avec
projection apparaît particulièrement intéressante, mais ne peut s’envisager que
sous certaines conditions. Les dynamomètres inertiels offrent, par ailleurs, des
perspectives de recherches dans l’exploration de la fatigue musculaire ou encore
dans l’analyse biomécanique des mouvements.
L’évaluation inertielle s’avère reproductible pour la majorité des paramètres. Elle
apparaît également sensible. Son caractère discriminant permet de comparer des
profils musculaires et de situer un individu à l’intérieur d’un groupe. Elle apparaît
particulièrement adaptée pour apprécier les effets d’un entraînement composé
d’exercices de poids et haltères.
Cependant, les protocoles rencontrés varient énormément dans la littérature.
Leur uniformisation, mais aussi une clarification des recommandations s’avèrent
indispensables à la connaissance et à la validation de cette technique
d’évaluation.
31
Actuellement, l’évaluation inertielle concerne principalement des mouvements
globaux, s’accompagnant d’un déplacement linéaire de la charge. L’exploration
musculaire analytique reste par contre peu étudiée. Une adaptation des bancs de
musculation pourrait s’envisager dans cette perspective de recherche. Il reste à
vérifier si l’approche inertielle pourrait offrir, dans ce contexte analytique, des
informations aussi pertinentes que l’isocinétisme en termes d’équilibre musculaire
et de survenue lésionnelle.
Les applications dans le domaine sportif apparaissent nombreuses et devront
susciter l’imagination des scientifiques et praticiens. Il apparaît clairement que
l’évaluation dynamométrique inertielle est une technique d’avenir qui devrait
aboutir à une utilisation plus fréquence, mais qui doit rester rigoureuse.
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